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Die Erfindung betrifft ein Bauelement zum Erstellen von Gebäuden, Wänden, Böden oder Decken, welches Bauelement zwei parallel mit Abstand übereinander angeordnete Deckplatten aufweist, die über Leisten und endständige Balken miteinander verbunden sind. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Bauelement aus Holz, so dass im Folgenden überwiegend von einem Bauelement aus Holz die Rede ist, ohne dass damit eine Beschränkung verbunden sein soll.
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Im Zuge des immer stärker werdenden Umweltbewusstseins werden immer häufiger nachwachsende Naturbaustoffe zum Erstellen von Gebäuden verwendet. Ein Baustoff ist Holz, der in großen Mengen vorhanden ist. Gleichwohl sind auch dessen Resourcen mit Blick auf die größer werdende Nachfrage begrenzt.
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Zum Erstellen von Gebäuden, Wänden, Decken oder Böden werden bevorzugt großflächige Bauelemente verwendet, da diese einfacher zu montieren sind. Häufig wird Leimholz verwendet. Für eine ausreichende Stabilität der damit erstellten Gebäude muss das Leimholz aber eine ausreichende Stärke aufweisen, wodurch das Gewicht der Bauelemente sehr hoch wird. Auch sind die Herstellungskosten und die Rohstoffkosten relativ hoch. Dies liegt auch daran, dass für die Herstellung von großflächigen Leimholzplatten Schnittholz verwendet werden muss, das aus Starkholz mit einem Durchmesser von mehr als 40 cm oder Mittelholz mit einem Durchmesser zwischen 20 cm und 40 cm gewonnen wird. Derartiges Rundholz ist auf dem Markt relativ teuer.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bauelement insbesondere aus Holz so auszubilden, dass es leicht und kostengünstig herstellbar ist.
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Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass die Deckplatten aus mehreren Brettern bestehen, die entlang ihren Längskanten miteinander verbunden sind, dass die Leisten aus wenigstens zwei mit ihren Flachseiten verbundenen Brettern bestehen und dass die Balken aus mehreren mit ihren Flachseiten verbundenen Brettern bestehen, wobei die Bretter der Leisten und Balken in der fertigen Lage des Bauelements mit ihrer Flachseite senkrecht zu den Flachseiten der Bretter der Deckplatten verlaufen. Das so ausgebildete großflächige Bauelement besteht aus einzelnen Brettern mit geringer Breite. Es können daher die unterschiedlichsten Bretter aus den unterschiedlichsten Werkstoffen verwendet werden.
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Es kann vorgesehen werden, dass die Bretter aus Schnittholz hergestellt werden, das aus Starkholz oder Mittelholz mit einem Durchmesser von mehr als 40 cm beziehungsweise 25 cm bis 40 cm gewonnen wird. Auch können die Bretter aus einem anderen Material beispielsweise aus Kunststoff bestehen.
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Besonders günstig ist es aber, wenn für die Bretter Schnittholz verwendet wird, das aus dem Schwachholz mit einem Durchmesser von bis zu 20 cm oder 25 cm gewonnen wird. Das Schwachholz fällt jährlich bei der Durchforstung an und kann kostengünstig erworben werden, da es von der Holz verarbeitenden Industrie nicht bevorzugt abgenommen wird. Die relativ schmalen Bretter werden zu großflächigen Platten an ihren Längskanten miteinander verbunden. Die in der Mittellage befindlichen Leisten oder Balken werden durch Bretter gebildet, die mit ihren Flachseiten miteinander verbunden sind. Dadurch ist es möglich, auch stärkere Balken aus dem Schnittholz aus Schwachholz herzustellen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bretter für die Deckplatten und Leisten und Balken die gleichen Querschnittsabmessungen aufweisen. Hierdurch wird die Herstellung eines Bauelements erleichtert, da nur eine Art Brett vorgegebener Breite und Dicke angefertigt werden muss.
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In der fertigen Lage des Bauelements können zwischen den Leisten und Balken und/oder zwischen den Leisten Hohlräume vorhanden sein. Hierdurch wird das Bauelement bei gleich bleibender Formsteifigkeit leichter. Bei einer Abmessung von beispielsweise 2,5 m × 0,8 m × 0,15 m bleibt das Bauelement relativ leicht und wiegt nur 60 kg bis 80 kg und kann daher von zwei Personen gut bewegt und montiert werden.
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Weiterhin kann vorgesehen werden, dass die Breite eines Bretts einem ganzzahligen Vielfachen der Dicke des Bretts entspricht. Dies hat den Vorteil, dass ein quadratischer Balken durch eine entsprechende Anzahl von übereinander liegenden Brettern hergestellt werden kann. Die Breite des Brettes kann der fünffachen Dicke entsprechen.
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Das Brett kann beispielsweise einen Querschnitt von 105 mm × 21 mm haben Damit kann eine Deckplatte mit 735 mm Breite aus sieben nebeneinander liegenden Brettern hergestellt werden. Die Leisten zwischen zwei Deckplatten bestehen aus zwei übereinander liegenden Brettern und haben demnach einen Querschnitt von 105 mm × 42 mm. Die endständigen Balken bestehen aus fünf übereinander liegenden Brettern und haben einen quadratischen Querschnitt von 105 mm × 105 mm. Das fertige Bauelement hat eine Stärke von 147 mm. Damit bildet es eine im Bau gut verwertbare Wandstärke.
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Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die Länge der Bretter der Deckplatten größer ist als die Länge der Bretter für die Leisten und Balken. Insbesondere kann vorgesehen werden, dass die Länge der Bretter für die Deckplatte um zwei Brettbreiten größer ist als die Länge der Bretter für die Leisten und Balken, und dass die Deckplatten die durch die Leisten und Balken gebildete Mittellage auf beiden Schmalseiten jeweils um eine Brettbreite überragen. Dadurch ist es möglich, eine stabile Wand in einfacher Weise zu fertigen, da die einzelnen Bauelemente nur nebeneinander auf einen waagerechten Balken aufgesetzt zu werden brauchen. In der endgültig ausgerichteten Lage können die Bauelemente dann untereinander und am Balken befestigt, beispielsweise verschraubt werden.
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Der waagerechte Balken wird von der Deckplatte überdeckt und ist somit nicht sichtbar. Er bietet aber eine gute Basis zum Befestigen der Wände auf Böden oder der Decken auf den Wänden. Der waagerechte Balken besteht vorzugsweise ebenfalls aus übereinander liegenden Brettern, aus denen auch das Bauelement besteht.
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Weiterhin kann vorgesehen werden, dass die Balken eine entlang der Längserstreckung verlaufende Ausklinkung aufweisen und dass die sich gegenüber liegenden Balken um ihre Längsachse gedreht an den gegenüberliegenden Längsseiten eines Bauelements angeordnet sind, so dass die Bauelemente mit der Ausklinkung der Balken überlappend miteinander verbindbar sind. Damit wird ein stabiler Verbund nebeneinander liegender Bauelemente zur Bildung einer Wand oder eines Bodens oder einer Decke erreicht. Die Bauelemente können miteinander verschraubt werden.
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Die Höhe der Ausklinkung kann der halben Brettbreite entsprechen. Die Tiefe der Ausklinkung kann einem ganzzahligen Vielfachen der Dicke eines Bretts entsprechen. Dadurch wird die Herstellung der ausgeklinkten endständigen Balken vereinfacht. Es braucht nur eine entsprechende Anzahl von Brettern mit halber Breite gefertigt zu werden, die dann übereinander liegend auf einer Seite eines normal breiten Bretts die Ausklinkung bilden. Eine Bearbeitung des Balkens zur Herstellung der Ausklinkung ist dann nicht erforderlich.
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Es ist natürlich auch möglich, zunächst einen Balken mit rechteckigem oder quadratischem Querschnitt aus mehreren gleichartigen Brettern herzustellen. Die Ausklinkung wird dann gesägt, wobei das Reststück einen um die Sägeblattstärke kleineren Querschnitt als die Ausklinkung aufweist. Das Reststück kann daher gut als Baulatte oder Dachlatte verwendet werden. Die Balken können auch länger sein als die Länge der Bretter für die Deckplatten und als Baubalken verwendet werden.
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Wie die Bretter zur Bildung der Deckplatten, der Leisten oder Balken miteinander verbunden sind, ist grundsätzlich beliebig. In vorteilhafter Weise sind die Bretter miteinander verleimt oder verklebt. Es können PUR-Schmelzklebstoffe (Polyurethan-Schmelzklebstoffe) verwendet werden, die beispielsweise bei 100°C bis 150°C aufgetragen werden. Die Bretter werden beschichtet und übereinander gelegt und verpresst. Es entsteht ein fester und eigenspannungsfreier Aufbau eines Balkens oder einer Leiste. Die entsprechenden Maschinen zur Herstellung solcher Leimhölzer sind grundsätzlich bekannt und bedürfen keiner weiteren Erläuterung.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen von Brettern für ein Bauelement gemäß der oben geschilderten Art. Es ist vorgesehen, dass aus dem Schwachholz mit einem Durchmesser von bis zu 25 cm aus der Durchforstung Schnittholz mit einer Breite und einer Dicke für die Herstellung der Bretter geschnitten wird und dass die aus dem Schwachholz bei der Herstellung des Schnittholzes gewonnenen Hackschnitzel für die Gewinnung von Trocknungsenergie für das Schnittholz verwendet wird. Durch die Verwendung von schmalen Brettern zur Herstellung der Einzelteile des Bauelements kann das kostengünstige Schwachholz gut verwertet werden.
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Insbesondere ist es möglich, dass Rohholz vollständig zu verwerten, da die Rindenstücke und die Abfallstücke als Hackschnitzel für die Energiegewinnung verwendet werden können. Es entstehen keine zusätzlichen Energiekosten für die Trocknung des Schnittholzes. Vielmehr ist es möglich, die überschüssige Energie in elektrische Energie beispielsweise in einem Blockheizkraftwerk umzuwandeln. Damit wird die Herstellung der Bauelemente besonders wirtschaftlich.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 die Draufsicht auf ein Bauelement gemäß der Erfindung,
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2 die Längsseitenansicht des Bauelements gemäß 1,
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3 die Schmalseitenansicht des Bauelements gemäß 1,
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4 im Schnitt eine Wand mit mehreren Bauelementen gemäß der Erfindung,
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5 im Schnitt einen Deckenanschluss eines Gebäudes aus Bauelementen gemäß der Erfindung und
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6 im Schnitt einen Fußbodenanschluss eines Gebäudes aus Bauelementen gemäß der Erfindung.
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Das in der Zeichnung dargestellte Bauelement 10 weist eine erste Deckplatte 11, eine dieser gegenüberliegende zweite Deckplatte 12 und eine Mittellage 13 auf. Die Deckplatten 11, 12 verlaufen parallel übereinander. Die Mittellage 13 umfasst mehrere Leisten 14 und zwei sich gegenüber liegende endständige Balken 15, 16.
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Die Deckplatten 11, 12 bestehen aus einzelnen Brettern 17, die entlang ihrer Längskanten 18 miteinander verbunden und insbesondere verleimt oder verklebt sind. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel besteht eine Deckplatte 11, 12 aus sieben parallelen Brettern 17.
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Die Leisten 14 werden durch zwei Bretter 17' gebildet, die mit ihren einander zugekehrten Flachseiten übereinander liegend miteinander verbunden sind. Die Leisten 14 verlaufen mit ihren Flachseiten senkrecht zu den Deckplatten 11, 12, so dass diese einen lichten Abstand von der Breite b1 eines Brettes 17 haben.
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Die endständigen Balken 15, 16 werden durch fünf mit ihren Flachseiten übereinander liegende Bretter 17' gebildet. Die Querschnittsmaße b1, d1 der Bretter sind so gewählt, dass die Dicke d1 einem ganzzahligen Vielfachen der Breite b1 entspricht. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht die Breite b1 der fünffachen Dicke d1 eines Brettes 17, 17'. Somit ergeben fünf übereinander liegende Bretter 17' einen quadratischen Balken 15, 16.
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Die Balken 15, 16 weisen entlang ihrer Längsseiten jeweils eine gleichgroße Ausklinkung 19 auf. Die Balken 15, 16 werden bei der Fertigung des Bauelements 10 so um ihre Längsachse gedreht angeordnet, dass die Ausklinkung 19 des Balkens 16 auf der Seite der einen Deckplatte 11 und die des Balkens 15 auf der anderen Seite des Bauelements liegt, also auf der Seite der anderen Deckplatte 12. Dadurch wird die überdeckte Breite b2 des Bauelements um das Maß der Tiefe t der Ausklinkung 19 größer als die Summe der Breiten b1 der Bretter 17, also bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel größer als die siebenfache Breite b1. Die Höhe a der Ausklinkung beträgt die halbe Breite b1 eines Brettes 17'.
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Aufgrund dieser Ausklinkung 19 auf gegenüberliegenden Flachseiten des Bauelements können die Bauelemente überlappend unter Bildung einer Wand angeordnet werden. Die zusammengebaute Lage ist in 4 gezeigt. Im Bereich der Stoßstellen 20 können die einzelnen Bauelemente 10 gut miteinander verbunden, beispielsweise verschraubt werden.
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Die Deckplatten 11, 12, die Leisten 14 und die Balken 15, 16 bestehen alle aus Brettern 17, 17' mit dem gleichen rechteckigen Querschnitt b1 × d1. Die Ausklinkungen 19 werden im Sägewerk nach Herstellung der Grundbalken mit einem quadratischen Querschnitt herausgesägt. Das Reststück ist im rechteckigen Querschnitt etwas kleiner als die Ausklinkung 19 und kann als Baulatte und insbesondere als Dachlatte des zu errichtenden Gebäudes verwendet werden. Dadurch kann die Herstellung schnell und mit einfachen Mitteln erfolgen.
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Weiterhin ist vorgesehen, dass die Länge der Bretter 17, die die Deckplatten 11, 12 bilden länger ist als die Bretter 17' für die Leisten 14 und Balken 15, 16. Im einzelnen ist die Anordnung so getroffen, dass die Länge h der Bretter 17 für die Deckplatten um die zweifache Breite b1 eines Brettes 17, 17' größer ist als die Länge l der Bretter 17' für die Leisten 14 oder Balken 15, 16. Dabei überragen die Deckplatten die durch die Leisten und Balken gebildet Mittellage 13 auf jeder Schmalseite des Bauelements um jeweils eine Breite b1 eines Brettes.
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Dadurch wird ein Freiraum 21 zwischen den Deckplatten 11, 12 auf jeder Schmalseite des Bauelements 10 gebildet, in welchen Freiraum 21 jeweils ein Balken mit quadratischem Querschnitt b1 × b1 passt. Es ist dadurch möglich, einen Balken über oder unter mehreren Bauelementen 10 anzuordnen, durch den eine Ausrichtung zu einer Wand erfolgen kann. Weiterhin wird die so aus den einzelnen Bauelementen errichtete Wand durch den Balken stabilisiert. Der Balken kann entweder ein Vollholzbalken mit dem quadratischen Querschnitt b1 × b1 sein, oder aus übereinander gelegten Brettern bestehen, die ein entsprechendes Maß aufweisen. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel bilden fünf übereinander liegende Bretter einen Balken mit dem Querschnitt b1 × b1.
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Die einzelnen Bauteile 11, 12, 14, 15, 16 eines Bauelements werden miteinander verklebt oder verleimt. Hierzu können PUR-Schmelzklebstoffe verwendet werden, durch die eine feste Verbindung der Bretter bewirkt wird. Das Bauelement besteht somit vollständig aus Holz, einem nachwachsenden Naturbaustoff mit guter Festigkeit und guten Dämmeigenschaften. Es wird zudem nur eine Art von Grundelementen, nämlich Bretter 17, 17' mit dem Querschnitt b1 × d1 benötigt, die entsprechend der Verwendung weiter verarbeitet werden. Der Herstellungsaufwand ist dementsprechend gering.
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Da die Bretter 17, 17' nur eine geringe Breite b1 aufweisen, ist es möglich, dünneres Rundholz als Rohmaterial zu verwenden. Die Breite b1 kann beispielsweise 105 mm betragen, so dass Schwachholz mit einem Durchmesser von weniger als 20 cm oder 25 cm verwendet werden kann, das in großen Mengen jährlich bei der Durchforstung anfällt.
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Dann ist es günstig, wenn die Bretter 17, 17' eine Dicke d von 21 mm aufweisen. Dann kann durch fünf übereinander liegende Bretter ein Balken mit quadratischem Querschnitt hergestellt werden, aus dem die Balken 15, 16 mit Ausklinkungen 19 für die Bauelemente 10 und Balken beliebiger Länge für die Stützkonstruktion des Gebäudes geschnitten werden.
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Die Länge der Bretter 17 und somit die Höhe h eines Bauelements 10 ist grundsätzlich beliebig. Es hat sich aber gezeigt, dass eine Länge von 2,5 m günstig ist, weil diese Länge einer standardisierten Raumhöhe entspricht. Die Bretter 17 sind daher 2,5 m lang, während die Bretter 17' für die Mittellage nur 2,29 m lang sind. Damit sind die Bretter 17 um genau 2 × b1 (=2 × 105 mm) länger als die Bretter 17'. Alle Bretter haben aber den gleichen Querschnitt b1 × d1 = 105 mm × 21 mm. Ein Bauelement hat daher eine Länge von 2500 mm, eine Breite von 795 mm und eine Dicke von 147 mm. Es wiegt etwa 60 kg bis 80 kg und kann daher von zwei Personen gut gehandhabt werden.
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In 5 ist ein Deckenanschluss gezeigt. In die Freiräume 21 an den Schmalseiten der winklig aneinander stoßenden Bauelemente 10 sind Balken 22 eingelegt. Diese Balken werden untereinander und mit den sie überlappenden Deckplatten der Bauelemente verschraubt, so dass ein stabiler Deckenanschluss bereitgestellt wird.
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In 4 ist ein Fußbodenanschluss gezeigt. Es ist ein Fundament 29 vorhanden, auf dem eine Lage aus Stützbalken 23 entsprechend dem Grundriss des Gebäudes befestigt ist. Darauf werden als horizontale Bodenplatten Bauelemente 10 gelegt, an dessen Schmalseiten in den Freiräumen 21 ebenfalls ein Balken 24 verläuft. Anschließend folgt ein weiterer Stützbalken 25 entlang der zu errichtenden Wände des Gebäudes. Diese drei Balken 22, 23, 24 werden miteinander verbunden, beispielsweise verschraubt.
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Anschließend werden die aufrechten Bauelemente 10 zur Bildung der Wände auf den oberen Stützbalken 24 mit den zugeordneten Freiräumen 21 aufgesetzt und die überlappenden Deckplatten werden mit dem Stützbalken 24 verschraubt. Die Balken 23, 24 und 25 können eine Länge von 3,0 m aufweisen und somit Standardmaßen entsprechen.
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Die an einer horizontalen Ecke entstehenden freien Balkenseiten 27 können durch entsprechende Bretter 28 verblendet werden. Bei vertikalen Ecken eines Gebäudes liegt die Mittellage 13 entlang einer Seitenansicht frei.
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Es können hier entsprechende Bretter zu Verblendung vorgesehen werden.
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Das gezeigte Bauelement 10 weist zwischen den einzelnen Leisten 14 und zwischen den Leisten und den endständigen Balken 15, 16 Hohlräume 26 auf, die sich über die gesamte Höhe des Bauelements erstrecken und einen Querschnitt bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel mit drei Leisten 14 etwa 105 mm × 115,5 mm aufweisen. In diesen Hohlräumen können im errichteten Gebäude elektrische Leitungen, Wasserleitungen oder Abwasserleitungen verlaufen. Auch können sie mit Dämmmaterial gefüllt werden. Die entsprechende Ausrüstung kann vorab im Werk erfolgen, so dass an der Baustelle nur noch die Endmontage zu erfolgen braucht.
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Es können Fensterausschnitte und Türausschnitte vorgesehen, die ebenfalls vorab im Werk gefertigt werden. Die dann freiliegende Mittellage kann durch entsprechende eingelegte Bretter verschlossen werden.
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Die fertigen und eventuell vorbestückten Bauelemente können leicht in einem Container transportiert werden. Es können daher schnell und problemlos Gebäude an beliebigen Orten errichtet werden.
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Aufgrund der niedrigen Materialkosten durch die Verwendung von Schwachholz kann mit geringem Kostenaufwand ein relativ stabiles Gebäude nur aus diesen vorgefertigten Bauelementen aufgebaut werden. Ein solches Gebäude ist sicherer und beständiger als beispielsweise ein Zelt, das als Notunterkunft auch für mehrere Jahre eingesetzt wird.
